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当代社会知识更新速度加快,传统的教学方式在充分发挥积极作用的同时也暴露出自身的局限性,逐渐落后于教育改革的步伐,因此以新课程改革为契机,深入理解、实施探究式学习方式尤为紧迫。下面就当前物理实验教学的几种常见形式谈谈我们的具体做法。
1.演示实验
探究式演示实验主要有以下特点。
(1)归纳式的呈现方式
归纳式探究是指从个别或某类具体事例中得出一般结论的探究,在演示过程中教师提出一些有关的问题,要求学生自己寻找答案。其优点是能引起学生的探究,激发学生在自己已有知识的基础上展开分析,作出假设。
(2)实验性
如果演示所涉及的问题答案在演示之前不是显而易见的,那么演示也就是实验,我们习惯地称之为演示式实验。对于这种实验,教师可要求学生与教师一起参与演示。实践表明,学生特别爱做这种演示实验,因为它涉及大量的操作活动。学生乐于从操作中寻找问题的答案,而这个过程就是探究。
(3)以发展创造性思维为目的
探究性演示不仅可以增加学生的感性认识,而且可以为学生提供创造性思维的机会,在探究过程中,要注意设计有思维价值的问题。教师所设计的问题必须能够引起学生认知冲突,否则,就很难激发学生探究兴趣,培养学生创新思维能力;同时要讲究艺术,掌握调控策略,考虑问题的提出是否有利于调动全体学生参与的积极性。杜绝优生活跃,“差生”兴趣不高的课堂状态,使各层次、各类型的学生在课堂上都有自己的位置,各尽所能,各有所得。
如实验“牛顿第一定律”中,在探究钢球从相同高度的斜面上滚到粗糙程度不同的水平木板上时,我采用的是归纳式的呈现方式、提问、分析归纳,等等。引导学生归纳式探究钢球从相同高度的斜面上滚到粗糙程度不同的水平木板上的实验,在学生探究性演示过程中,提问学生:①看到什么现象?②为什么会有这种现象?③假如水平面绝对光滑,即没有摩擦,这时我们能得到什么结论?
学生经过实验探究和分析、讨论后得出这样的结论:①小球在水平面上的运动距离不同,水平面越粗糙,小球运动的距离越短,反之越长。②原因是小球所受的摩擦力不同。水平面越粗糙,小球所受的摩擦力就越大,反之越小。③绝对光滑,即没有摩擦力,此时,小球将永远运动下去而不会停下来。通过这个探究性演示实验,激发了学生在自己已有知识的基础上展开分析,进行科学推理和假设,发现演示所蕴含的原理。这就较好地体现了新教材的探究特点和探究性演示实验的理念。
2.随堂探究实验
物理是以实验为基础的科学,随堂实验是为了更好地解决某个物理概念或物理规律的教学中出现的问题而设计的实验。随堂探究性实验教学有如下特点。
(1)突出学生学习的主体性
随堂探究性实验的目的是通过实验培养学生探索与发现的能力。主要靠学生的原有知识、技能与想象能力,去探索、去发现,从中创造出一些对他们自己来说完全是全新的现象或规律。发挥学生主体性原则要求在进行教学设计时,要充分考虑如何激发学生对问题情境或探究内容的兴趣和探究动机,要保证整个探究过程对学生的开放性,给学生提供自主探索、自主创造的机会。
(2)以培养过程技能为主要目的
随堂探究性实验教学的目的重在培养学生的过程技能,如创造性技能、操作技能,以及表达技能;培养学生提出问题、解决问题的能力,使学生获得一定的科学研究经验,激发兴趣,形成科学的态度与价值观。
在随堂探究性实验教学中,我们应该结合物理学科的特点,以“提出问题—猜想与假设—实验验证—得出结论”为主线,这样让学生参与整个探究的过程,不仅有利于学生科学方法的掌握,同时也培养了学生认真实验,正确对待实验结果的严谨科学态度。
(3)提高学生的学习积极性
在探究性随堂实验教学中,让学生从“做”中“学”,同时教给学生有效的学习策略,使知识网络化,既可以使那些在教学中出现的问题迎刃而解,又有利于发挥学生的主动性,提高他们的积极性。
(4)体现学科特色
探究性随堂实验教学采取边教边实践的方式进行,以利于学生仔细观察,提高观察、实验和探究能力,以及用所学的物理知识分析、解决问题的能力。体现物理学科的特色,使物理课显得生动活泼,提高学生学习物理的兴趣和积极性。
(5)不追求探究的完整
随堂探究性实验不同于演示实验或分组实验,它可以只是一个猜想,一个动作,或只是探究步骤的一部分。
如探究“摩擦生热”,只需一个猜想、加一个搓手的动作,就能使学生感受到探索成功带来的喜悦;再如探究“固体传声”的随堂实验,也只需一个小小的动作就行了。
3.學生分组实验
常见的几种实验形式中,最容易体现探究全过程的是分组实验。学生在实验室中,用几乎一节课的时间自己动手完成预定的实验任务,教师在课堂上巡回指导。学生通过实验尝试处理实验数据,进行误差分析,独立写出实验报告,使实验能力得到全面培养。
教学全过程分为三个阶段:教学分析阶段、教学策略实施阶段和评价阶段。
(1)教学分析阶段。教师必须对新教材作深入的纵向了解并与旧教材作横向比较,以期达到最佳的教学效果。
(2)教学策略实施阶段。探究性实验的设计应该从教学实际和学生的实际出发,遵循由易到难的原则,逐步加大探究力度。实验的内容应该能激发学生的兴趣,开拓学生的思维。在学生实验过程中,教师应巡视,与各小组进行交流。评价他们的探究进程并确定适合学生学习的下一步计划。必要时,教师可让学生暂停实验,通过演讲、示范或讨论等形式提供其他信息。
(3)评价阶段。评价必须能够体现客观记录学生在观察现象、提出问题、做出猜想和假设、收集信息和处理信息、交流的能力及科学探究等活动中的表现,既要考虑评价指标的科学性,又要考虑评价操作的可行性。
国外探究性教学的评价一般以自我评价为主,学生在自我评价报告中阐述自己在研究过程中的得与失,自己在各个方面的收获,如“我学会了什么”,“我掌握了什么方法”,“今后我准备如何改进自己的研究工作”等,这些可能是评价中最精彩的部分。 如科学探究:“欧姆定律”课前准备是承接前一节课的内容,让学生完成课外实验并记录相关内容。初中生对于灯泡亮度变化的原因有一定的认识,但可能不尽正确;教师在提问这一环节就必须起到一个引导作用,将问题用最简单的语言表述出来,那么学生才能沿着问题的方向进行下一步的猜测。
让学生将自己所能想到的可能的关系都写下来,并在课堂上将自己的猜测说出来,这不仅是给学生的思考的劳动成果的肯定,使学生乐于对物理现象背后的规律进行猜测,而且是可对学生学习的一种鼓励,学生就会希望自己的猜测是正确的,并能得到同学的认同。
在制订计划和设计实验的过程中,学生往往想到的是实验步骤和电路图,而忽略了其他一些细节,如电路的安全性、器材的使用和实验注意的问题,等等,所以这部分在学案设计中点出这些细节需要注意,但具体注意的内容则由学生自己查找。学生完成实验和记录数据后,必须学会分析处理数据,进行论证。让学生用不同的语言表达结论对培养学生思维的广阔性和深刻性很有好處。
当学生的实验结果和结论误差较大时,教师以此提出问题,让学生分析讨论,找出原因,改进实验方法,这对进一步提高学生的实验技能大有益处。另外,由于是两人一组,因此学生一方面可以学习如何有效地表达自己的观点,以使他人采纳自己的主张。另一方面,他们也可以学习如何倾听他人的见解,借鉴他人的观点以提高自己的认识。此外,他们还可以尝试以宽容的态度,与同伴求同存异,携手合作以实现小组的行动目标。
实验课后,开放物理实验室,让学生利用课余时间去重温实验,这是培养学生实验兴趣,提高实验技能的有效途径,能使学生熟悉实验、查漏补缺、活用知识。
4.课外实验
这是物理实验的一种补充形式,对一些需要用时间较长的观察实验,或不能在课堂完成的实验是极有用的。在某种意义上更有利于培养学生创造性思维和独立工作能力。
在分组实验“研究滑轮组的机械效率”教学之后,我安排了一次课外实验:①用同一滑轮组提升不同重物时,滑轮组的机械效率有什么样的变化?②滑轮组的连接方式(绕绳方法)不同时,对提升同样重物,滑轮组的机械效率有什么样的变化?学生相互观察、评价,并与自己的实验过程相比对,反思自己实验的得失。
素质教育要求我们学生学会学习,学会思考,学会合作,学会探究,素质教育要求我们转变思想,更新观念,努力学习和研究探究性教学。物理实验教学无疑是一个切入点,当然以上四种实验形式都是必不可少的,我们应当针对不同的课题选择合适的实验形式,以取得最佳的教学效果。
1.演示实验
探究式演示实验主要有以下特点。
(1)归纳式的呈现方式
归纳式探究是指从个别或某类具体事例中得出一般结论的探究,在演示过程中教师提出一些有关的问题,要求学生自己寻找答案。其优点是能引起学生的探究,激发学生在自己已有知识的基础上展开分析,作出假设。
(2)实验性
如果演示所涉及的问题答案在演示之前不是显而易见的,那么演示也就是实验,我们习惯地称之为演示式实验。对于这种实验,教师可要求学生与教师一起参与演示。实践表明,学生特别爱做这种演示实验,因为它涉及大量的操作活动。学生乐于从操作中寻找问题的答案,而这个过程就是探究。
(3)以发展创造性思维为目的
探究性演示不仅可以增加学生的感性认识,而且可以为学生提供创造性思维的机会,在探究过程中,要注意设计有思维价值的问题。教师所设计的问题必须能够引起学生认知冲突,否则,就很难激发学生探究兴趣,培养学生创新思维能力;同时要讲究艺术,掌握调控策略,考虑问题的提出是否有利于调动全体学生参与的积极性。杜绝优生活跃,“差生”兴趣不高的课堂状态,使各层次、各类型的学生在课堂上都有自己的位置,各尽所能,各有所得。
如实验“牛顿第一定律”中,在探究钢球从相同高度的斜面上滚到粗糙程度不同的水平木板上时,我采用的是归纳式的呈现方式、提问、分析归纳,等等。引导学生归纳式探究钢球从相同高度的斜面上滚到粗糙程度不同的水平木板上的实验,在学生探究性演示过程中,提问学生:①看到什么现象?②为什么会有这种现象?③假如水平面绝对光滑,即没有摩擦,这时我们能得到什么结论?
学生经过实验探究和分析、讨论后得出这样的结论:①小球在水平面上的运动距离不同,水平面越粗糙,小球运动的距离越短,反之越长。②原因是小球所受的摩擦力不同。水平面越粗糙,小球所受的摩擦力就越大,反之越小。③绝对光滑,即没有摩擦力,此时,小球将永远运动下去而不会停下来。通过这个探究性演示实验,激发了学生在自己已有知识的基础上展开分析,进行科学推理和假设,发现演示所蕴含的原理。这就较好地体现了新教材的探究特点和探究性演示实验的理念。
2.随堂探究实验
物理是以实验为基础的科学,随堂实验是为了更好地解决某个物理概念或物理规律的教学中出现的问题而设计的实验。随堂探究性实验教学有如下特点。
(1)突出学生学习的主体性
随堂探究性实验的目的是通过实验培养学生探索与发现的能力。主要靠学生的原有知识、技能与想象能力,去探索、去发现,从中创造出一些对他们自己来说完全是全新的现象或规律。发挥学生主体性原则要求在进行教学设计时,要充分考虑如何激发学生对问题情境或探究内容的兴趣和探究动机,要保证整个探究过程对学生的开放性,给学生提供自主探索、自主创造的机会。
(2)以培养过程技能为主要目的
随堂探究性实验教学的目的重在培养学生的过程技能,如创造性技能、操作技能,以及表达技能;培养学生提出问题、解决问题的能力,使学生获得一定的科学研究经验,激发兴趣,形成科学的态度与价值观。
在随堂探究性实验教学中,我们应该结合物理学科的特点,以“提出问题—猜想与假设—实验验证—得出结论”为主线,这样让学生参与整个探究的过程,不仅有利于学生科学方法的掌握,同时也培养了学生认真实验,正确对待实验结果的严谨科学态度。
(3)提高学生的学习积极性
在探究性随堂实验教学中,让学生从“做”中“学”,同时教给学生有效的学习策略,使知识网络化,既可以使那些在教学中出现的问题迎刃而解,又有利于发挥学生的主动性,提高他们的积极性。
(4)体现学科特色
探究性随堂实验教学采取边教边实践的方式进行,以利于学生仔细观察,提高观察、实验和探究能力,以及用所学的物理知识分析、解决问题的能力。体现物理学科的特色,使物理课显得生动活泼,提高学生学习物理的兴趣和积极性。
(5)不追求探究的完整
随堂探究性实验不同于演示实验或分组实验,它可以只是一个猜想,一个动作,或只是探究步骤的一部分。
如探究“摩擦生热”,只需一个猜想、加一个搓手的动作,就能使学生感受到探索成功带来的喜悦;再如探究“固体传声”的随堂实验,也只需一个小小的动作就行了。
3.學生分组实验
常见的几种实验形式中,最容易体现探究全过程的是分组实验。学生在实验室中,用几乎一节课的时间自己动手完成预定的实验任务,教师在课堂上巡回指导。学生通过实验尝试处理实验数据,进行误差分析,独立写出实验报告,使实验能力得到全面培养。
教学全过程分为三个阶段:教学分析阶段、教学策略实施阶段和评价阶段。
(1)教学分析阶段。教师必须对新教材作深入的纵向了解并与旧教材作横向比较,以期达到最佳的教学效果。
(2)教学策略实施阶段。探究性实验的设计应该从教学实际和学生的实际出发,遵循由易到难的原则,逐步加大探究力度。实验的内容应该能激发学生的兴趣,开拓学生的思维。在学生实验过程中,教师应巡视,与各小组进行交流。评价他们的探究进程并确定适合学生学习的下一步计划。必要时,教师可让学生暂停实验,通过演讲、示范或讨论等形式提供其他信息。
(3)评价阶段。评价必须能够体现客观记录学生在观察现象、提出问题、做出猜想和假设、收集信息和处理信息、交流的能力及科学探究等活动中的表现,既要考虑评价指标的科学性,又要考虑评价操作的可行性。
国外探究性教学的评价一般以自我评价为主,学生在自我评价报告中阐述自己在研究过程中的得与失,自己在各个方面的收获,如“我学会了什么”,“我掌握了什么方法”,“今后我准备如何改进自己的研究工作”等,这些可能是评价中最精彩的部分。 如科学探究:“欧姆定律”课前准备是承接前一节课的内容,让学生完成课外实验并记录相关内容。初中生对于灯泡亮度变化的原因有一定的认识,但可能不尽正确;教师在提问这一环节就必须起到一个引导作用,将问题用最简单的语言表述出来,那么学生才能沿着问题的方向进行下一步的猜测。
让学生将自己所能想到的可能的关系都写下来,并在课堂上将自己的猜测说出来,这不仅是给学生的思考的劳动成果的肯定,使学生乐于对物理现象背后的规律进行猜测,而且是可对学生学习的一种鼓励,学生就会希望自己的猜测是正确的,并能得到同学的认同。
在制订计划和设计实验的过程中,学生往往想到的是实验步骤和电路图,而忽略了其他一些细节,如电路的安全性、器材的使用和实验注意的问题,等等,所以这部分在学案设计中点出这些细节需要注意,但具体注意的内容则由学生自己查找。学生完成实验和记录数据后,必须学会分析处理数据,进行论证。让学生用不同的语言表达结论对培养学生思维的广阔性和深刻性很有好處。
当学生的实验结果和结论误差较大时,教师以此提出问题,让学生分析讨论,找出原因,改进实验方法,这对进一步提高学生的实验技能大有益处。另外,由于是两人一组,因此学生一方面可以学习如何有效地表达自己的观点,以使他人采纳自己的主张。另一方面,他们也可以学习如何倾听他人的见解,借鉴他人的观点以提高自己的认识。此外,他们还可以尝试以宽容的态度,与同伴求同存异,携手合作以实现小组的行动目标。
实验课后,开放物理实验室,让学生利用课余时间去重温实验,这是培养学生实验兴趣,提高实验技能的有效途径,能使学生熟悉实验、查漏补缺、活用知识。
4.课外实验
这是物理实验的一种补充形式,对一些需要用时间较长的观察实验,或不能在课堂完成的实验是极有用的。在某种意义上更有利于培养学生创造性思维和独立工作能力。
在分组实验“研究滑轮组的机械效率”教学之后,我安排了一次课外实验:①用同一滑轮组提升不同重物时,滑轮组的机械效率有什么样的变化?②滑轮组的连接方式(绕绳方法)不同时,对提升同样重物,滑轮组的机械效率有什么样的变化?学生相互观察、评价,并与自己的实验过程相比对,反思自己实验的得失。
素质教育要求我们学生学会学习,学会思考,学会合作,学会探究,素质教育要求我们转变思想,更新观念,努力学习和研究探究性教学。物理实验教学无疑是一个切入点,当然以上四种实验形式都是必不可少的,我们应当针对不同的课题选择合适的实验形式,以取得最佳的教学效果。